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加速度

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加速度
 

加速度Acceleration)是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值Δv/Δt,是描述物体速度变化快慢的物理量,通常用a表示 ,单位是m/s2。加速度是矢量,它的方向是物体速度变化(量)的方向,与合外力的方向相同。

中文名: 加速度
外文名: Acceleration
别   称 :速度变化率
表达式 :a=dv/dt
提出者: 伽利略
应用学科: 力学
适用领域范围; 宏观低速

简介

 

1、定义:在匀变速直线运动中,速度变化与所用时间的比值叫加速度。表达式为 :a=Δv/Δt

加速度的大小等于单位时间内速度的增加量;加速度的方向与速度变化量ΔV方向始终相同。特别,在直线运动中,如果速度增加,加速度的方向与速度相同;如果速度减小,加速度的方向与速度相反。加速度与速度变化和发生速度变化的时间长短有关,但与速度的大小无关。

在运动学中,物体的加速度与所受外力的合大小成正比,与物体的质量成反比,方向与合外力的方向相同。表达式为: a=F/m

2.国际单位:m/s² (米每平方秒)[1]

4.加速度是矢量,既有大小又有方向。

5.物理意义:表示质点速度变化的快慢的物理量。[2]

常见类型

 

向心加速度

向心加速度(匀速圆周运动中的加速度)的计算公式 :a=rω2=v2/r

说明:a就是向心加速度,推导过程并不简单,但可以说仍在高中生理解范围。r是圆周运动的半径,v是速度(特指线速度)。ω(就是欧姆的小写)是角速度 ,这里有:v=ωr。

1.匀速圆周运动并不是真正的匀速运动,因为它的速度方向在不断的变化,所以说匀速圆周运动只是匀速率运动的一种。

2.匀速圆周运动的向心加速度总是指向圆心,即不改变速度的大小只是不断地改变着速度的方向。

3. 匀速圆周运动也不是匀变速运动,向心加速度的方向也在不断改变,但永远指向圆心且大小不变 。[3]

重力加速度

 

地球表面附近的物体因受重力产生的加速度叫做重力加速度,也叫自由落体加速度,用g表示 。

重力加速度g的方向总是竖直向下的。在同一地区的同一高度,任何物体的重力加速度都是相同的。重力加速度的数值随海拔高度增大而减小。当物体距地面高度远远小于地球半径时,g变化不大。而离地面高度较大时,重力加速度g数值显著减小,此时不能认为g为常数 。

距离地面同一高度的重力加速度,也会随着纬度的升高而变大。由于重力是万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供了物体绕地轴作圆周运动所需要的向心力。物体所处的地理位置纬度越高,圆周运动轨道半径越小,需要的向心力也越小,重力将随之增大,重力加速度也变大。地球南北两极处的圆周运动轨道半径为0,需要的向心力也为0,重力等于万有引力,此时的重力加速度也达到最大。[4]

由于g随纬度变化不大,因此国际上将在纬度45°的海平面精确测得物体的重力加速度g=9.80665m/s2;作为重力加速度的标准值。在解决地球表面附近的问题中,通常将g作为常数,在一般计算中可以取g=9.80m/s2。理论分析及精确实验都表明,随纬度增大,重力加速度g的数值逐渐增大。

重力加速度数值

 

赤道g=9.780m/s2、广州g=9.788m/s2、武汉g=9.794m/s2

上海g=9.794m/s2、东京g=9.798m/s2、北京g=9.801m/s2

纽约g=9.803m/s2、莫斯科g=9.816m/s2、北极g=9.832m/s2

曲线加速运动

 

在加速度保持不变的时候,物体也有可能做曲线运动。比如说,当你把一个物体沿水平方向用力抛出时,你会发现,这个物体离开桌面以后,在空中划过一条曲线,落在了地上。

物体在出手以后,受到的只有竖直向下的重力,因此加速度的方向和大小都不改变。但是物体由于惯性还在水平方向上以出手速度运动。这时,物体的速度方向与加速度方向就不在同一直线上了。物体就会往的方向偏转,划过一条往地面方向偏转的曲线。

但是这个时候,由于重力大小不变,因此加速度大小也不变。物体仍然做的是匀加速运动,但不过是匀加速曲线运动。

加速度与力的关系

物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。 公式; F合=ma (单位:N(牛)或者千克米每二次方秒)

牛顿发表的原始公式:F=d(mv)/dt(见 自然哲学之数学原理) 动量为p的物体,在合外力为F的作用下,其动量随时间的变化率等于作用于物体的合外力. 用通俗一点的话来说,就是以t为自变量,p为因变量的函数的导数,就是该点所受的合外力。[5]

相关公式

 

1、平均速度:V平=s/t(定义式),有用推论Vt²-Vo²=2as

2、中间时刻速度:Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2

3、末速度:Vt=Vo+at

4、位移:s=V平t=Vot+at²/2=Vt/2t

6、加速度:a=(Vt-Vo)/t{以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则a<0}

7、实验用推论:Δs=aT²{Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差}[6]

相关视频

1、探究加速度与力、质量的关系

探究加速度与力、质量的关系

2、加速度

加速度

参考来源

  1. 跳转 加速度公式,高三网,2019-11-11
  2. 跳转 加速度,学习方法网
  3. 跳转 向心加速度的物理意义,个人图书馆网,2019-05-05
  4. 跳转 加速度,学习方法网
  5. 跳转 力与加速度的关系,快资讯网,2019-10-28
  6. 跳转 加速度的公式,高三网,2019-10-26